3. Многопроцессорные структуры вс (пример построения)

Процессоры Power7, разработка ко­торых обошлась в 3 млрд. долл., содер­жат от 6 до 8 ядер на одном кристалле, каждое из которых способно поддер­живать до четырех потоков вычисле­ний, а также кэш-память eDRAM тре­тьего уровня. Процессоры выполнены на основе 45-нанометровой техноло­гии, содержат более миллиарда тран­зисторов, работают на тактовых часто­тах до 4,14 ГГц. Они могут выполнять 32 параллельные задачи, что в четыре раза превышает возможности предыдущего процессора Power6.

На базе этих процессоров выпущена линейка серверов (Слайд 11):

1. Бизнес-сервер начально­го уровня IBM Power 750 Express пред­назначен для ИС предприятий среднего масшта­ба и имеет четыре процессор­ных разъема, что позволяет использо­вать в вычислениях до 32 процессорных ядер.

2. Сервер IBM Power 755, также со­держащий до 32 ядер, оптимизирован для выполнения аналитических при­ложений, включая моделирование по­годных условий, расчеты в области хи­мии и физики.

3. Бизнес-сервер корпоративного клас­са IBM Power 770 может содержать до 64 ядер Power7 и рекомендован для решения кри­тически важных задач предприятий.

4. Бизнес-сервер корпоративного клас­са IBM Power 780, также со­держащий до 64 ядер является масштабируемым серве­ром старшего класса и применяется для решения таких ресурсоемких задач, как, на­пример, обработка и анализ транзак­ций в системах, управляющих сетя­ми энергоснабжения.

Для процессоров Power7 разработан ряд новых технологий:

• технология TurboCore позволяет перераспределять ресурсы каж­дого процессора, выделяя активным ядрам, работающим на максимальной частоте, кэш-память других ядер, а так­же их каналы взаимодействия с опера­тивной памятью;

• техноло­гия Intelligent Threads дает возмож­ность оптимизировать нагрузку, дина­мически выбирая число потоков, под­держиваемых каждым ядром;

• техно­логия EnergyScale позволяет варьиро­вать тактовую частоту, снижая потре­бление электроэнергии.

В конце 2010 года в IBM планировали выпу­стить серверы на базе Power7, содержа­щие до 256 ядер.

4. Суперкомпьютеры

В общем виде, под суперкомпьютером принято понимать высокопараллельную многопроцессорную ВС с быстродей­ствием порядка от 100 000 MFloPS; емкостью оперативной памяти от 10 Гбайт, дисковой памяти от 10 Тбайт (1 Тбайт = 1000 Гбайт) и разрядностью 64-128 бит (Слайд 12).

Производительность современных суперкомпьютеров измеряется в терафлопах (триллионах операций с плавающей запятой в секунду) и петафлопах (квадрильонах операций с плавающей запятой в секунду). Иногда используются термины «терафлопс» и «петафлопс».

Создать такие высокопроизводительные компьютеры на одном микропроцессоре (МП) не представляется возможным ввиду ограничения, обусловленного конечным значением скорости распространения электромагнитных волн (300 000 км/с). Время распространения сигнала на расстояние несколько миллиметров (линейный размер стороны МП) при быстродействии 100 млрд. операций/с становится соиз­меримым со временем выполнения одной операции.

В суперкомпьютерах используются три варианта архитектуры МПВС (Слайд 13):

• МКМД - структура в классическом ее варианте (например, в раннем классическом суперкомпьютере ЭБР фирмы Burrought);

• параллельно-конвейерная модификация, иначе MКОД, то есть многопроцессор­ная МКОД -структура (например, в первых отечественных суперкомпьютерах «Эльбрус 3,4»);

• параллельно-векторная модификация, иначе ОКМД, то есть многопроцессор­ная ОКМД -структура (например, в современных суперкомпьютерах Cray).

Наибольшую эффективность показала ОКМД - структура, поэтому в современ­ных суперкомпьютерах чаще всего используется именно она (суперкомпьютеры фирм Cray, Fujitsu, NEC, Hitachi и т. д.).

Суперкомпьютеры можно использовать для моделирования систем безопасности, двигателей машин, расчета траектории движения тайфунов, планирования и оптимизации грузоперевозок, для видеомонтажа, спецэффектов и анимации в кино и на телевидении и многих других сложных задач.